高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 2.2 勢(shì)能的改變同步測(cè)試 魯科版必修2.doc

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2.2勢(shì)能的改變 一、單選題（共10題；共20分） 1.用拉力T將一個(gè)重為5N的物體勻速升高3m，如圖所示，在這個(gè)過程中，下列說法正確的是（ ） A.物體的重力做了15 J的功B.拉力T對(duì)物體做了15 J的功 C.物體的重力勢(shì)能減少了15 JD.合力對(duì)物體做的功是15 J 2.潮汐能是一種很有潛力的待開發(fā)的新能源．圖是雙向潮汐發(fā)電站示意圖． （a）漲潮時(shí)，水經(jīng)通道進(jìn)入海灣，待內(nèi)外水位高度相同，堵住通道，潮落至最低時(shí)放水發(fā)電如圖 （b）．待內(nèi)外水面高度相同，再堵住通道，直到下次漲潮至最高點(diǎn)，再放水發(fā)電如圖 （c）．設(shè)海灣面積為S，漲潮與落潮水位差為h，海水密度為ρ，則一次漲、落潮可以發(fā)電的海水勢(shì)能為（　?。? A.ρSh2B.C.ρSh2gD. 3.下面有關(guān)重力勢(shì)能的說法中，正確的是（　?。? A.舉得越高的物體，具有的重力勢(shì)能越大B.質(zhì)量越大的物體，具有重力勢(shì)能越大 C.物體的重力勢(shì)能不可能為零D.物體的重力勢(shì)能可能小于零 4.勁度系數(shù)分別為kA＝2 000 N/m和kB＝3 000 N/m的彈簧A和B連接在一起，拉長(zhǎng)后將兩端固定，如圖所示，彈性勢(shì)能EpA、EpB的關(guān)系為（ ） A.EpA＝EpBB.EpA＝ C.EpA＝ D.EpA＝ 5.質(zhì)量為50kg的跳高運(yùn)動(dòng)員，背越式跳過了2m高的橫桿而平落在墊子上，以地面為參考面，則運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)時(shí)具有的重力勢(shì)能約為（　?。? A.500JB.100JC.1000JD.2000J 6.下列說法正確的是（　　） A.地面上的物體重力勢(shì)能一定為0 B.質(zhì)量大的物體重力勢(shì)能一定大 C.離地面高度相同的兩個(gè)物體，質(zhì)量較大的重力勢(shì)能一定較大 D.離地面一定高度的物體其重力勢(shì)能一定不為0 7.關(guān)于重力勢(shì)能，以下說法中正確的是（ ） A.某個(gè)物體處于某個(gè)位置，重力勢(shì)能的大小是唯一確定的 B.重力勢(shì)能為0的物體，不可能對(duì)別的物體做功 C.物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能一定不變 D.只要重力做功，重力勢(shì)能一定變化 8.如圖所示，質(zhì)量為m的物體自傾角為30的固定斜面頂端勻加速滑至底端，物體加速度為 g，頂點(diǎn)距地面高為h，重量加速度為g．則下列說法錯(cuò)誤的是（　?。? A.重力勢(shì)能減少mghB.動(dòng)能增加mgh/2C.機(jī)械能變化mghD.內(nèi)能增加mgh/2 9.將一個(gè)蘋果從地面撿到課桌上，蘋果的重力勢(shì)能大約增加（　?。? A.0.2JB.2JC.20JD.200J 10.質(zhì)量為m的小物塊，從離桌面高H處由靜止下落，桌面離地面高為h，如圖所示．如果以桌面為參考平面，那么小物塊落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過程中重力勢(shì)能的變化分別是（ ） A.mgh，減少mg（H﹣h）B.mgh，增加mg（H+h） C.﹣mgh，增加mg（H﹣h）D.﹣mgh，減少mg（H+h） 二、多選題（共3題；共9分） 11.在探究彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式時(shí)，下面猜想有一定道理的是（ ） A.重力勢(shì)能與物體被舉起的高度h有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的長(zhǎng)度有關(guān)B.重力勢(shì)能與物體被舉起的高度h有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧拉伸（或壓縮）的長(zhǎng)度有關(guān) C.重力勢(shì)能與物體所受的重力mg大小有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)D.重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的質(zhì)量大小有關(guān) 12.關(guān)于重力勢(shì)能下列說法中正確的是（　　） A.重力勢(shì)能減少，重力一定對(duì)物體做正功 B.重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功 C.在地面上的物體，它具有的重力勢(shì)能一定等于零 D.重力勢(shì)能實(shí)際上時(shí)物體和地球所共有的 13.彈簧的彈性勢(shì)能與下列哪些因素有關(guān)（ ） A.彈簧的長(zhǎng)度B.彈簧的勁度系數(shù)C.彈簧的形變量D.彈簧的原長(zhǎng) 三、填空題（共3題；共6分） 14.用力將地面上的一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體提升10m（取g=10m/s2），速度達(dá)到10m/s．物體被提高后具有的重力勢(shì)能是________J（以地面為零勢(shì)能參考面）；物體被提高后具有的動(dòng)能是________J． 15.在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧，彈簧上端與一個(gè)質(zhì)量為2.0kg的木塊相連，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).若在木塊上再加一個(gè)豎直向下的力F，使木塊緩慢向下移動(dòng)0.10m，力F做功2.5J，此時(shí)木塊再次處于平衡狀態(tài)，力F的大小為50N，如圖所示.求：在木塊下移0.10m的過程中彈性勢(shì)能的增加量為________J. 16.重力勢(shì)能的表達(dá)式________；彈性勢(shì)能的表達(dá)式________；動(dòng)能的表達(dá)式________． 四、實(shí)驗(yàn)探究題（共1題；共5分） 17.理論分析可得出彈簧的彈性勢(shì)能公式 （式中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧長(zhǎng)度的變化量）．為驗(yàn)證這一結(jié)論，A、B兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)：①兩位同學(xué)首先都進(jìn)行了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)：將一根輕質(zhì)彈簧豎直掛起，在彈簧的另一端掛上一個(gè)已知質(zhì)量為m的小鐵球，穩(wěn)定后測(cè)得彈簧伸長(zhǎng)d． ②A同學(xué)完成步驟①后，接著進(jìn)行了如圖乙的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧豎直地固定在水平桌面上，并把小鐵球放在彈簧上，然后豎直地套上一根帶有插銷孔的長(zhǎng)透明塑料管．利用插銷壓縮彈簧．拔掉插銷時(shí)，彈簧對(duì)小球做功，使小球彈起，測(cè)得彈簧的壓縮量和小鐵球上升的最大高度H． ③B同學(xué)完成步驟①后，接著進(jìn)行了如圖丙的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧放在水平桌面上，一端固定在豎直的墻上，另一端被小鐵球壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小鐵球從高為h的桌面上水平拋出，拋出的水平距離為L(zhǎng)． （1）A、B兩位同學(xué)進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱舜_定什么物理量？________，請(qǐng)用m、d、g表示所求的物理量________． （2）如果 成立，那么A同學(xué)測(cè)出的物理量x與d、H的關(guān)系式是：x＝________，B同學(xué)測(cè)出的物理量x與d、h、L的關(guān)系式是：x＝________． （3）試分別分析A、B兩位同學(xué)中，其中一位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源________． 五、綜合題（共2題；共25分） 18.如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的小球，從桌面以上高1.2m的A點(diǎn)下落到地面的B點(diǎn)，已知桌面高0.8m，求： （1）以桌面為參考平面，小球在A點(diǎn)和B點(diǎn)的重力勢(shì)能． （2）以地面為參考平面，從A到B的過程中小球重力勢(shì)能的變化．（取g=10m/s2） 19.如圖所示，曲面AB與半徑r、內(nèi)壁光滑的四分之一細(xì)圓管BC平滑連接于B點(diǎn)，管口B端切線水平，管口C端正下方自立一根輕彈簧，輕彈簧一端固定，另一端恰好與管口C端齊平，質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）在曲面上某點(diǎn)由靜止釋放，進(jìn)入管口B端時(shí)，上管壁對(duì)小球的作用力為mg． （1）求小球達(dá)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB； （2）若釋放點(diǎn)距B點(diǎn)高度為2r，求小球在曲面AB上運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力所做的功W； （3）小球通過BC后壓縮彈簧，壓縮彈簧過程中彈簧性勢(shì)能的最大值為Ep ， 求彈簧被壓縮的最大形變量x．  答案解析部分 一、單選題 1.【答案】B 【解析】【解答】解：A、C、重力做功WG=﹣mgh=﹣15J，知物體克服重力做功15J，重力勢(shì)能增加15J．故A錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤． B、因?yàn)槲矬w勻速上升，則F=G=5N，則拉力做功WF=Fh=53J=15J．故B正確． D、合力的大小為零，則合力做功為零．故D錯(cuò)誤． 故選：B 【分析】根據(jù)平衡求出拉力的大小，根據(jù)功的公式求出拉力、重力、合力做功大小，克服重力做功的大小等于重力勢(shì)能的增加量． 2.【答案】C 【解析】【解答】解：一次漲落潮時(shí)經(jīng)過發(fā)電機(jī)的流的質(zhì)量為：m=ρV=ρhs 重心高度為 ，則可知，可以發(fā)電的海水勢(shì)能為：Ep=2mg =ρSh2g； 故選：C． 【分析】明確一次漲落潮時(shí)有兩次發(fā)電過程，兩次發(fā)電中經(jīng)過的水量相同；根據(jù)重力勢(shì)能的定義可明確兩次發(fā)電的重力勢(shì)能． 3.【答案】D 【解析】【解答】解：A、B、重力勢(shì)能與重物的重量、高度等有關(guān)，故A、B錯(cuò)誤； C、D、重力勢(shì)能是相對(duì)于零勢(shì)能面得出的，故具有相對(duì)性，其大小與正負(fù)與參考面的選擇有關(guān)；故C錯(cuò)誤D正確； 故選：D． 【分析】重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，質(zhì)量越大、高度越高，重力勢(shì)能就越大． 4.【答案】C 【解析】【解答】?jī)啥说睦Υ笮∠嗟?，故由胡克定律知彈簧的形變量之比?：2，由彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝ kx2 ， C符合題意. 故答案為：C。 【分析】此題屬于基礎(chǔ)題型，考查對(duì)胡克定律和彈性勢(shì)能表達(dá)式的理解和運(yùn)用，據(jù)牛頓第三定律可知兩根彈簧所受到的力大小相同。 5.【答案】C 【解析】【解答】解：人的重心上升的高度h=2m； 則重力勢(shì)能為：EP=mgh=5002=1000J； 故選：C． 【分析】重力勢(shì)能等于物體的重力與相對(duì)于零勢(shì)能面的高度的乘積． 6.【答案】C 【解析】【解答】解：A、若不以地面為零勢(shì)能面，則地面上物體的重力勢(shì)能不為零；故A錯(cuò)誤； B、質(zhì)量大的物體若在低處，則重力勢(shì)能要??；故B錯(cuò)誤； C、離地高度相同，則由E=mgh可得，質(zhì)量較大的物體重力勢(shì)能一定較大；故C正確； D、重力勢(shì)能的大小取決于零勢(shì)能面的位置，若取物體所在的平面為零勢(shì)能面，則物體的重力勢(shì)能可以為零；故D錯(cuò)誤； 故選：C． 【分析】重力勢(shì)能是相對(duì)量，在確定重力勢(shì)能時(shí)應(yīng)先確定零勢(shì)能面，零勢(shì)能面不同，則物體的重力勢(shì)能的數(shù)值不同． 7.【答案】D 【解析】【解答】解：A、選取不同的零勢(shì)能面，則同一位置的物體的重力勢(shì)能是不同的，故A錯(cuò)誤； B、重力勢(shì)能的大小是相對(duì)于零勢(shì)能面的高度決定的，重力勢(shì)能為零只能說明物體處于零勢(shì)能面上，它對(duì)下方的物體同樣可以做功，故B錯(cuò)誤； C、物體若在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故物體的高度變化，重力勢(shì)能也會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤； D、重力勢(shì)能的改變量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力勢(shì)能一定發(fā)生變化，故D正確． 故選D． 【分析】物體由于被舉高而具有的能量稱為重力勢(shì)能；零勢(shì)能面的選取不同則物體的重力勢(shì)能不同；而重力做功的大小等于重力勢(shì)能的改變量． 8.【答案】C 【解析】【解答】解：A、由題意可知，物體從頂端滑到底端過程中，重力做正功，其值為mgh，因此重力勢(shì)能減小為mgh，故A正確． B、物體加速度為 g，根據(jù)動(dòng)能定理可知，動(dòng)能的增加等于合外力做功，即為mas=m ，故B正確； C、根據(jù)題意可知，由牛頓第二定律，則有mgsin30﹣f=ma，因此 f= ，所以摩擦力做負(fù)功為 ，則內(nèi)能增加為 ，機(jī)械能減小為 ，故C錯(cuò)誤，D正確； 本題選擇錯(cuò)誤的，故選C 【分析】物體固定斜面頂端勻加速滑至底端，重力做正功導(dǎo)致重力勢(shì)能減小，并做多少功，則重力勢(shì)能減小多少；根據(jù)動(dòng)能定理可知，合外力做功的多少，導(dǎo)致動(dòng)能變化多少；而根據(jù)除重力之外的力做功，導(dǎo)致機(jī)械能變化，若做正功，則機(jī)械能增加，反之則減小． 9.【答案】B 【解析】【解答】解：蘋果的重力大約2N，桌子的高度大約1m高．將個(gè)蘋果從地面撿到課桌上，克服重力做功大約2J，所以蘋果的重力勢(shì)能大約增加2J．故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 故選B． 【分析】重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加．蘋果的重力大約2N，桌子的高度大約1m高． 10.【答案】D 【解析】【解答】解：以桌面為參考平面，小物塊落地時(shí)在桌面下方， 所以小物塊落地時(shí)的重力勢(shì)能為﹣mgh． 據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系得： wG=﹣△Ep 小球下落的過程中wG=mg（H+h） 所以小球重力勢(shì)能減少mg（H+h）． 故選D． 【分析】求物體在某一個(gè)位置的重力勢(shì)能，應(yīng)該確定參考平面． 知道重力做功量度重力勢(shì)能的變化． 二、多選題 11.【答案】B,C 【解析】【解答】根據(jù)Ep=mgh知，重力勢(shì)能與物體被舉起的高度有關(guān)，采用類比的方法知，彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的拉伸長(zhǎng)度有關(guān)，即形變量有關(guān)；故B符合題意，A不符合題意.根據(jù)Ep=mgh知，重力勢(shì)能與物體的重力有關(guān)，采用類比的方法知，彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān).故C符合題意，D不符合題意. 故答案為：B、C。【分析】此題屬于常識(shí)性問題，比較簡(jiǎn)單，考查對(duì)物理探究方法的理解，對(duì)物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程的研究。 12.【答案】AD 【解析】【解答】解：A、重力做正功，重力勢(shì)能減小，如從高處向低處下落時(shí)，故A正確； B、重力是否做功不是取決于其重力勢(shì)能的大小，而是取決于兩點(diǎn)間重力勢(shì)能的差值；并且重力勢(shì)能是相對(duì)量，其大小取決于零勢(shì)能面；故B錯(cuò)誤； C、若選地下某點(diǎn)為零勢(shì)能面，則地面上的物體的重力勢(shì)能大于零；故C錯(cuò)誤； D、重力勢(shì)能是由于物體相對(duì)于地球的位置發(fā)生變化而具有的能；是物體和地球共有的；故D正確； 故選：AD． 【分析】重力勢(shì)能Ep=mgh，h為相對(duì)于零勢(shì)能面的高度差；重力做功等于重力勢(shì)能的改變量． 13.【答案】B,C 【解析】【解答】彈簧的形變量越大，勁度系數(shù)越大，彈性勢(shì)能就越大，彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的形變量和勁度系數(shù)有關(guān)，選項(xiàng)B、C符合題意. 故答案為：B、C?！痉治觥看祟}考查彈性勢(shì)能的表達(dá)式的理解，可知彈性勢(shì)能的大小與勁度系數(shù)成正比，與彈簧形變量的二次方成正比。 三、填空題 14.【答案】1000；500 【解析】【解答】解：物體從靜止提升10m時(shí)，重力做負(fù)功為：WG=﹣mgh=﹣101010J=﹣1000J 所以物體重力勢(shì)能的增加1000J，以地面為零勢(shì)能參考面，則物體被提高后具有的重力勢(shì)能是1000J． 根據(jù)動(dòng)能定理得：物體被提高后具有的動(dòng)能 Ek= mv2= 10100=500J； 故答案為：1000；500． 【分析】根據(jù)重力做功求出重力勢(shì)能的增加量，由動(dòng)能的表達(dá)式可求得物體被提高后具有的動(dòng)能． 15.【答案】4.5 【解析】【解答】木塊緩慢下移0.10m的過程中，F(xiàn)與重力的合力始終與彈簧彈力等大反向，所以力F和重力做的總功等于克服彈簧彈力做的功，即 W彈＝－（WF＋mgh）＝－（2.5＋2.0100.10） J＝－4.5J 由彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系知， ΔEp＝－W彈＝4.5J 【分析】在木塊下移的過程中不可忽略重力的作用，所以彈簧克服重力和F做功，由于緩慢下移，故彈力的大小始終與重力與F之和大小相等，反向相反。 16.【答案】mgh；；． 【解析】【解答】解：重力勢(shì)能的表達(dá)式：Ep=mgh； 彈性勢(shì)能的表達(dá)式：Ep= ； 動(dòng)能表達(dá)式為：Ek= ； 故答案為：mgh； ； ． 【分析】機(jī)械能包括重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能，重力勢(shì)能是物體由于被舉高而具有的能量，彈性勢(shì)能是彈簧由于形變而具有的，動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量． 四、實(shí)驗(yàn)探究題 17.【答案】（1）k； （2）； （3）甲同學(xué)是小球的器壁的摩擦，乙同學(xué)是物體和平面的摩擦 【解析】【解答】（1）A、B兩位同學(xué)進(jìn)行圖甲所示的實(shí)驗(yàn)都進(jìn)行形變量的測(cè)量，目的是為了確定彈簧的勁度系數(shù)；根據(jù)胡克定律 ，則有 ；（2）A同學(xué)運(yùn)用物體在彈簧的彈力作用下，將彈簧勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，則有： ， ， 由上解得： B同學(xué)，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而動(dòng)能則借助于平拋運(yùn)動(dòng)來測(cè)得初速度． 則由水平位移與豎直高度可得水平初速度： ， 所以： 解得： （3）這兩位同學(xué)均有誤差出現(xiàn)，A同學(xué)：不易精確確定小球上升的最大高度，而且小球上升時(shí)有可能與塑料管內(nèi)壁接觸，產(chǎn)生摩擦從而帶來實(shí)驗(yàn)誤差．B同學(xué)：實(shí)驗(yàn)時(shí)，小鐵球與桌面之間的摩擦?xí)o實(shí)驗(yàn)帶來誤差。 【分析】測(cè)定彈簧的進(jìn)度系數(shù)及彈簧的彈性勢(shì)能；本題考查如何測(cè)量彈簧的形變量，并通過不同的實(shí)驗(yàn)去設(shè)計(jì)、測(cè)量，并處理數(shù)據(jù)，最后數(shù)據(jù)誤差分析，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣． 五、綜合題 18.【答案】（1）解：以桌面為參考平面， A點(diǎn)的重力勢(shì)能為：EPA=mgh1=0.5101.2J=6J B點(diǎn)的重力勢(shì)能為：EPB=mgh2=0.510（﹣0.8）J=﹣4J 答：以桌面為參考平面，小球在A點(diǎn)的重力勢(shì)能為6J，B點(diǎn)的重力勢(shì)能為﹣4J． （2）解：從A到B的過程中小球重力勢(shì)能的變化等于負(fù)的重力所做的功， 即△EP=﹣WG=﹣mghAB=﹣0.5102J=﹣10J 答：以地面為參考平面，從A到B的過程中小球重力勢(shì)能的變化量為﹣10J． 【解析】【分析】（1）根據(jù)重力勢(shì)能表達(dá)式Ep=mgh即可求解，注意式中h為物體相對(duì)零勢(shì)能點(diǎn)的高度，因此重力勢(shì)能大小和零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)．（2）從A到B的過程中小球重力勢(shì)能的變化等于負(fù)的重力所做的功，與參考平面的選取無關(guān)． 19.【答案】（1）解：小球在B點(diǎn)受重力和拉力的作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；由向心力公式可得： F+mg= ； 解得：v= （2）解：小球從A滑到B，由動(dòng)能定理有： mg?2r﹣W= mvB2﹣0 解得：W=mgr （3）解：當(dāng)彈性勢(shì)能最大時(shí)，小球的速度為0，對(duì)小球從B到最低點(diǎn)的過程，由機(jī)械能守恒定律可知： mg（r+x）+ mvB2=Ep 解得：x= ﹣2r 【解析】【分析】（1）在B點(diǎn)由向心力公式可求得小球的速度；（2）對(duì)AB過程，由動(dòng)能定理杏注得克服阻力所做的功；（3）對(duì)從B到最低點(diǎn)的過程，由機(jī)械能守恒可求得最大彈性勢(shì)能．